Zlato je kemijski element lako prepoznati po svojoj žutoj metalnoj boji. Vrijedna je zbog svoje rijetkosti, otpornosti na koroziju, električne vodljivosti, kovljivosti, duktilnosti i ljepote. Ako pitate ljude odakle dolazi zlato, većina će reći da ga nabavite iz rudnika, tave za pahuljice u potoku ili ga izvadite iz morske vode. Međutim, pravo podrijetlo elementa prethodi nastanku Zemlje.
Ključni postupci: kako se tvori zlato?
- Znanstvenici vjeruju da se sve zlato na Zemlji formiralo u sudarima supernova i neutronskih zvijezda koji su se dogodili prije formiranja Sunčevog sustava. U tim se događajima zlato formiralo tijekom r-procesa.
- Zlato je potonulo u Zemljinu jezgru tijekom formiranja planeta. Danas je dostupan samo zbog bombardiranja asteroida.
- Teoretski, zlato se može stvoriti nuklearnim procesima fuzije, fisije i radioaktivnog raspada. Naučnici su najlakše transmutirati zlato bombardiranjem žive mase težih elemenata i proizvodnjom zlata raspadom.
- Zlato se ne može dobiti kemijom ili alkemijom. Kemijske reakcije ne mogu promijeniti broj protona unutar atoma. Protonski broj ili atomski broj definira identitet elementa.
Formiranje prirodnog zlata
Dok nuklearna fuzija unutar Sunca čini mnogo elemenata, Sunce ne može sintetizirati zlato. Znatna energija potrebna za stvaranje zlata nastaje samo kad zvijezde eksplodiraju u supernova ili kada sudaraju se neutronske zvijezde. U ovim ekstremnim uvjetima, teški elementi se formiraju putem brzog procesa hvatanja neutrona ili r-procesa.
Gdje se zlato pojavljuje?
Sve zlato pronađeno na Zemlji potječe od krhotina mrtvih zvijezda. Kako se Zemlja formirala, teški elementi poput željezo a zlato je potonulo prema jezgri planeta. Da se nije dogodio nijedan drugi događaj, u Zemljinoj kori ne bi bilo zlata. Ali prije otprilike 4 milijarde godina Zemlja je bombardirana udarcima asteroida. Ti su utjecaji uzburkali dublje slojeve planete i prisilili malo zlata u plašt i kore.
Neko zlato se može naći u kamenim rudama. Pojavljuju se poput pahuljica čisti izvorni element, i sa srebrom u prirodnoj leguri Electrum. Erozija oslobađa zlato od drugih minerala. Budući da je zlato teško, tone i nakuplja se u koritima potoka, aluvijalnim naslagama i oceanu.
Zemljotresi igraju važnu ulogu, jer se pomičnim rasjedom brzo dekomprimira voda bogata mineralima. Kad voda ispari, vene od kvarca i zlatno ležište na stijenskim površinama. Sličan se proces događa unutar vulkana.
Koliko zlata ima u svijetu?
Količina zlata izvučenog sa Zemlje mali je dio njegove ukupne mase. Godine 2016. Američki geološki pregled (USGS) procijenio je da je od zore civilizacije proizvedeno 5.726.000.000 troy unci ili 196.320 američkih tona. Oko 85% tog zlata ostaje u prometu. Kako je zlato tako gusto (19,32 grama po kubičnom centimetru), za njegovu masu ne zauzima puno prostora. Zapravo, ako biste rastopili svo zlato do danas, ovjenčali biste se kockom dužine oko 60 stopa!
Ipak, zlato čini nekoliko dijelova na milijardu mase Zemljine kore. Iako nije ekonomski izvedivo ekstrahirati puno zlata, na gornjem kilometru Zemljine površine nalazi se oko 1 milijun tona zlata. Obilje zlata u plaštu i jezgri nije poznato, ali uvelike premašuje količinu u kore.
Sintetiziranje zlata elementa
Pokušaji alkemičari pretvaranje olova (ili drugih elemenata) u zlato bili su neuspješni jer nijedna kemijska reakcija ne može promijeniti jedan element u drugi. Kemijske reakcije uključuju prijenos elektrona između elemenata, koji mogu proizvesti različite ione elementa, ali broj protona u jezgri atoma je taj koji određuje njegov element. Svi atomi zlata sadrže 79 protona, tako da je atomski broj zlata 79.
Pravljenje zlata nije tako jednostavno kao izravno dodavanje ili oduzimanje protona od drugih elemenata. Najčešća metoda promjene jednog elementa u drugi (transmutacija) je dodati neutroni na drugi element. Neutroni mijenjaju izotop elementa, potencijalno čineći atome dovoljno nestabilnima da se raspadnu radioaktivnim raspadom.
Japanski fizičar Hantaro Nagaoka prvi je sintetizirao zlato bombardiranjem žive s neutronima 1924. godine. Iako je transformacija žive u zlato najjednostavnija, zlato se može načiniti od drugih elemenata - čak i od olova! Sovjetski znanstvenici slučajno su 1972. pretvorili olovno oklop nuklearnog reaktora u zlato, a Glenn Seabord prenio trag zlato od olova 1980. god.
Eksplozije termonuklearnog oružja stvaraju neutronske snimke slične r-procesu u zvijezdama. Iako takvi događaji nisu praktičan način za sintetizaciju zlata, nuklearna ispitivanja dovela su do otkrića teških elemenata einsteinium (atomski broj 99) i fermium (atomski broj 100).
izvori
- McHugh, J. B. (1988). "Koncentracija zlata u prirodnim vodama". Časopis za geokemijsko istraživanje. 30 (1–3): 85–94. dOI:10.1016/0375-6742(88)90051-9
- Miethe, A. (1924). "Der Zerfall des Quecksilberatoms". Die Naturwissenschaften. 12 (29): 597–598. doi: 10.1007 / BF01505547
- Seeger, Philip A.; Fowler, William A.; Clayton, Donald D. (1965). "Nukleosinteza teških elemenata hvatanjem neutrona". Astrofizički časopis Dopunska serija. 11: 121. dOI:10.1086/190111
- Sherr, R.; Bainbridge, K. T. & Anderson, H. H. (1941). "Transmutacija žive brzim neutronima". Fizički pregled. 60 (7): 473–479. dOI:10,1103 / PhysRev.60.473
- Willbold, Matthias; Elliott, Tim; Moorbath, Stephen (2011). "Volfram izotopski sastav Zemljinog plašta prije terminalnog bombardiranja". Priroda. 477 (7363): 195–8. doi: 10.1038 / priroda10399